Sintesis Komposit TiO2-Karbon Aktif dan Aplikasinya sebagai Pereduksi Zat Warna Biru Metilen dalam Model Limbah Cair Industri Batik

Abstract

Batik adalah warisan kebudayaan Indonesia dalam bentuk kerajinan tekstil. Proses pewarnaan dan pembilasan pada industri batik dapat menghasilkan limbah cair yang memiliki kandungan zat warna tinggi sehingga menyebabkan organisme perairan mati. Beberapa komponen yang ada dalam limbah cair batik yaitu logam berat, malam (lilin) dan beberapa jenis zat warna salah satunya biru metilen. Larutan zat warna biru metilen digunakan sebagai model limbah cair industri batik untuk dianalisa degradasinya ketika diberi perlakukan dengan material TiO2, karbon aktif (KA), dan komposit TiO2-karbon aktif (TiO2-KA) yang disintesis menggunakan metode hidrotermal. Sintesis hidrotermal diawali dengan mencampurkan 5 mL TTIP + 30 mL etanol + 30 mL air suling kemudian diaduk dengan magnetic stirer dengan kecepatan 700 rpm selama 2 jam, kemudian karbon aktif (dengan variasi massa 5, 10, 15, dan 20 g) ditambahkan ke dalam larutan dan diaduk dengan kecepatan 700 rpm selama 1 jam. Campuran tersebut kemudian dimasukkan ke dalam autoklaf hidrotermal untuk dipanaskan dengan suhu 180ᵒC selama 12 jam. Setelah proses hidrotermal, material yang dihasilkan kemudian dicuci dengan air suling hingga mencapai ph netral. Material kemudian dikeringkan menggunakan oven pada suhu 100ᵒC selama 3 jam hingga terbentuk serbuk komposit TiO2-KA. Untuk sintesis TiO2 murni prosesnya sama tapi tanpa penambahan KA. Sampel-sampel yang dihasilkan kemudian dikalsinasi dengan suhu 500ᵒC selama 3 jam. Kemampuan komposit TiO2-KA dalam mendegradasi senyawa biru metiilen dilakukan dalam eksperimen fotodegradasi. Reduksi konsentrasi senyawa biru metilen dianalisa dengan mengukur absorbansi larutan selama perlakukan menggunakan spektrometer Uv-Vis. Komposit TiO2-KA mampu mendegradasi zat warna biru metilen dengan aktivitas lebih tinggi jika dibandingkan dengan penggunaan TiO2 atau KA masing-masing secara individual. Komposit yang disintesis dengan komposisi 10 gram KA (sampel TiO2-KA/10) menunjukkan aktivitas fotokatalitik paling tinggi dari sampel komposit lainnya dalam mendegradasi senyawa biru metilen. Karakterisasi FTIR pada sampel TiO2-KA/10 menunjukkan adanya pergeseran puncak bilangan gelombang pada gugus hidroksil dan karbon, yang mengindikasikan bahwa material TiO2 terdeposisi di permukaan karbon aktif. Analisis morfologi material TiO2-KA menggunakan SEM menunjukkan bahwa partikel-partikel TiO2 (berbentuk bola dengan diameter rata-rata 0,30 µm ) sudah menempel di permukaan KA. Hal ini juga diperkuat dengan hasil analisis EDX yang menunjukkan adanya komposisi unsur dan gugus Ti pada material yang disintesis. Hasil analisa kristalinitas menggunakan XRD menunjukkan bahwa senyawa TiO2 yang disintesis 100% memiliki fase anatase dengan ukuran kristalin 1,8 nm sampai dengan 14,14 nm. TiO2 dengan fase kristal anatase memiliki tingkat oksidasi yang tinggi dalam proses degradasi polutan organik.